風冷熱泵型家用中央空調(diào)系統(tǒng)研究

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　　1、家用空調(diào)和綠色建筑

　　近幾年來，隨著人民群眾生活水平的大幅度提高，上海市人均居住面積從4㎡持續(xù)增長到10㎡持續(xù)增長到，人民的生活質(zhì)量有了極大的提高。對住宅需求猛增且不再滿足于60～70㎡持續(xù)增長到類似的二房一廳范疇，而是朝著90～250㎡持續(xù)增長到多居室、小別墅的方向發(fā)展，在小區(qū)綠化環(huán)境、文化氛圍、房型設計、功能要求和室內(nèi)裝修均已達到小康水平的條件下，空調(diào)成了家居、辦公樓、娛樂場所必備的電器設備并對空調(diào)的應用方式提出了更高的要求。據(jù)統(tǒng)計到2000年上海每百戶居民擁有的空調(diào)數(shù)已達90%左右，許多家庭已實現(xiàn)一戶多機或一室一機，使上海的空調(diào)擁有量已超過了一些發(fā)達國家，不僅如此，房地產(chǎn)開發(fā)商還適時提出了“綠色建筑”的新概念。所謂“綠色建筑”，就是“資源有效利用（ResourceEfficientBuildings）”的建筑。即具備“Reduce”，減少建筑材料，各種資源和不可再生能源的使用：“Renewable”，利用再生能源和材料：“Recycle”，利用回收材料和“中水”，設置廢棄物回收系統(tǒng)：“Reuse”，重新使用舊材料的4“R”建筑。總起來說，“綠色建筑”就是綜合利用資源、節(jié)能、環(huán)保、親近、回歸自然和健康，是一種可持續(xù)發(fā)展的建筑。由于“綠色建筑”對室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)給予特別的重視，要求室內(nèi)聲、光、熱等環(huán)境物理因素和室內(nèi)空氣品質(zhì)中諸多物理和化學因素都能達到潔凈、清新、安全的標準，顯然所有建筑都單一使用分體式空調(diào)不能適應綠色環(huán)保的要求。家用分體式空調(diào)存在一些弊?。?/p>

　　1）目前市場供應的空調(diào)整機性能系數(shù)COP比較低，只能在2.7～3.1之間俳徊。家用空調(diào)器是一般家庭中能耗最大的電器。以上海為例，上海有400萬個家庭，空調(diào)擁有量應不少于360萬臺，耗電量較大。如COP值降低0.1，總耗電量就增加3.4%.

　　2）由于分體式空調(diào)的空氣只能在室內(nèi)循環(huán)，沒有新風供應，致使室內(nèi)空氣品質(zhì)難以保證，CO2量增加使室內(nèi)的空氣污染。而且空調(diào)器的過濾效率不高，尤其是對粒徑在10μm以下的可吸入粉塵幾乎不起作用，因此易導致空調(diào)綜合癥和某些疾病的交叉感染，對人體健康產(chǎn)生不利的影響。

　　3）對老式建筑，分體式空調(diào)的室外安裝機一般在墻體立面上豎架懸掛，既破壞了墻體，又有礙觀瞻。且冷凝水隨處排放，室外機的噪聲和廢氣也對環(huán)境造成污染。大量的懸掛室外機對人身安全也存在著隱蔽的威脅。

　　根據(jù)上述分析，對某些大面積、多居室的住宅建筑一室一機，一戶多機的模式已違背綠色建筑的要求，發(fā)展小型的家用中央空調(diào)系統(tǒng)勢在必行。

　　 2、家用中央空調(diào)系統(tǒng)的特點

　　家用中央空調(diào)系統(tǒng)是一種新概念的超微型中央空調(diào)。采用家用中央空調(diào)系統(tǒng)的建筑需專用管道，所以較適合相對獨立（使用面積在90～250㎡持續(xù)增長到，至大到1000㎡持續(xù)增長到）的住房、別墅、辦公室、餐廳和娛樂場所。本設計采用空氣-水熱泵型家用中央中調(diào)系統(tǒng)，其優(yōu)點是：

　　1）整套或整幢建筑中央空調(diào)有一臺主機帶動多臺末端設備，夏天制冷，冬天供熱。機組可根據(jù)負荷變化自動調(diào)節(jié)，在滿負荷運行條件下比普通分體式空調(diào)節(jié)能20%左右。

　　2）機組可安裝在陽臺屋頂和庭院中，無須另設機房，不用破壞墻體立面，靈活方便。

　　3）綜合利用資源，可利用制冷時排出熱量供應熱水。

　　4）設置節(jié)能型新風系統(tǒng)，給室內(nèi)送清新空氣，改善室內(nèi)空氣質(zhì)量，提供舒適健康的生活環(huán)境。

　　5）由于該系統(tǒng)專屬于每家每戶，不存在住宅集中空調(diào)的收費問題。避免了由于計費方式和使用情況的不同引發(fā)的矛盾，有利于物業(yè)管理。

　　3、風冷熱泵型家用中央空調(diào)系統(tǒng)的設計

　　風冷熱泵型家用中央空調(diào)是以室外空氣為“熱源”，通過機械做功，輸出熱量，解決中央空調(diào)的冷熱水供應，調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣溫度。所謂“熱泵”，凡是可以在低溫環(huán)境下吸收熱量，并將其位能提高后，向高溫環(huán)境輸出熱量的裝置機械，都可稱作“熱泵”。其優(yōu)點是不用水冷，可省略冷卻塔，水泵組成的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，節(jié)能、節(jié)水還可降低總投資。

　　風冷熱泵型家用空調(diào)系統(tǒng)的應用條件為：

　?、俣臼彝饪照{(diào)計算溫度應在-10℃以上，機組蒸發(fā)溫度<-8℃，連續(xù)運作時間<110h.②冬季空氣溫度較低，即每年累計除霜時間500～1000h，每kg干空氣累計除霜量7～20kg.對長江中下游地區(qū)此條件比較適宜。熱泵型空調(diào)系統(tǒng)見圖1.風冷熱泵型家用中央空調(diào)系統(tǒng)的主機是風冷式冷（熱）水機組，其配置系統(tǒng)見圖2.

　　對一般使用面積在100～120㎡房間，機組功率采用3kW主機，以每增加20～30㎡遞增0.75kW計算，就可初步確定機組選用功率，其制冷能力10.8～19.5kW，熱能力達11.5～21.3kW，其配管情況見圖3。

　　風冷熱泵空調(diào)系統(tǒng)的設計關鍵是必須按最佳平衡點溫度（即風冷熱泵的傳熱量等于建筑物耗熱量的室外計算溫度值）來選用熱泵。是否增設輔助熱源，要視冬季室外溫度而定。如果室外溫度在平衡點以下，要添加輔助熱源。輔助熱源一般采用電加熱器。其制冷工況為環(huán)境溫度35℃，回水溫度12℃，出水溫度7℃；制熱工況為環(huán)境溫度7℃，回水溫度40℃，出水溫度45℃。

　　其次，設計的關鍵是防霜和除霜?，F(xiàn)在常用的防霜辦法是增設輔助室外換熱器；常用的除霜方法是用電子膨脹閥來轉換工況用熱氣反沖。由于除霜必然引起能耗加大和熱水溫度的波動，因此要合理安排除霜周期。

　　另外，設計時也必然考慮機組的安裝位置和噪聲控制。一般機組安裝位置要進風通暢，風速控制在3～4m/s，排風不受阻擋，尤其是出風口的上方不應有阻擋物，否則會引起排風氣流短路，熱保護動作而停機。

　　4、結束語

　　以上分析了風冷熱泵家用中央空調(diào)系統(tǒng)的特點，應用和設計應注意的問題。風冷熱泵空調(diào)系統(tǒng)與其它類型的空調(diào)系統(tǒng)相比熱效率稍低，但由于其自身獨特的分體結構，組合比較方便，機組可根據(jù)負荷變化，尤其在部分負荷運行工況下，自行調(diào)節(jié)，有顯著的節(jié)能功能，具有冷、暖、洗浴供水功能，適合于中小型建筑和一般家庭使用，應得到更多的推廣和使用。